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绪论 1

0.1过程工程的基本概念 1

0.2过程工程的学识基础 2

0.3过程工程的发展 2

0.3.1化学工程科学体系在进一步完善与更新 2

0.3.2物质转化过程的多尺度结构与时空尺度迅速扩展 3

0.3.3过程工程的绿色化 4

0.3.4过程工程的集约化 5

0.3.5纳微结构界面成为化学工程与技术研究的新焦点 6

第1章 化工设计的程序和内容 8

1.1概述 8

1.1.1化工设计的类型和内容 8

1.1.2化工设计的原则、要求和设计基础 12

1.1.3化工厂设计的工作程序 16

1.1.4可行性研究 17

1.2工艺包设计 21

1.2.1工艺包设计的内容 21

1.2.2工艺流程图及工艺流程说明 24

1.2.3工艺设备数据表及工艺设备表 24

1.2.4工艺包设计的工作程序 25

1.3化工车间工艺设计 26

1.3.1化工工艺设计的内容 26

1.3.2化工工艺设计程序与设计文件 28

1.4工艺设计中的全局性问题 30

1.4.1厂址的选择 30

1.4.2总图布置与设计 32

1.4.3安全与工业卫生 35

1.4.4公用工程 36

1.4.5电气设计 37

1.4.6自动控制 43

1.4.7土建设计 44

习题 45

第2章 物料衡算和能最衡算 46

2.1物料衡算的基本概念 46

2.1.1物料衡算式 46

2.1.2物料衡算的基本步骤 47

2.2反应过程的物料衡算 49

2.2.1基本概念 50

2.2.2直接计算法 52

2.2.3利用反应速率进行物料衡算 54

2.2.4以结点进行衡算 57

2.2.5利用联系组分进行物料衡算 58

2.2.6利用化学平衡进行物料衡算 59

2.2.7利用元素原子平衡进行物料衡算 60

2.3车间（装置）的物料衡算 62

2.4计算机辅助计算方法在物料衡算中的应用 66

2.4.1 MATLAB在物料衡算中的应用 66

2.4.2采用单元过程计算软件进行物料衡算 67

2.5能量衡算 70

2.5.1能量存在的形式 70

2.5.2普遍化能量平衡方程式 71

2.5.3封闭体系的能量衡算 71

2.5.4稳态下敞开流动体系的能量衡算 71

2.5.5能量衡算问题的分类与求解步骤 74

2.6热力学数据及计算 74

2.6.1利用热容计算ΔU或ΔH 75

2.6.2恒压摩尔热容Cp 75

2.6.3潜热计算 76

2.6.4化学反应热 77

2.6.5基准态的选取 78

2.7反应过程的能量衡算 78

2.8车间（装置）的能量衡算 82

2.9计算机辅助化工流程中的能量衡算 84

习题 89

第3章 分离设备与分离过程的优化 94

3.1概述 94

3.1.1分离的分类 94

3.1.2分离因子 95

3.1.3分离过程的选择 96

3.2气液传质设备 99

3.2.1板式塔的结构和塔板类型 99

3.2.2塔板的性能评价和比较 104

3.2.3填料塔的结构与特点 105

3.2.4填料的类型与几何特性 106

3.3分离过程的节能 110

3.3.1分离过程节能的基本概念 110

3.3.2热力学效率 113

3.3.3分离过程中有效能损失的主要形式 113

3.4精馏节能技术 114

3.4.1多股进料和侧线出料 115

3.4.2适宜回流比 117

3.4.3热泵精馏 117

3.4.4设置中间冷凝器和中间再沸器 119

3.4.5多效精馏 120

3.4.6热偶精馏 122

3.5分离流程的优化 124

3.5.1分离流程方案数 124

3.5.2试探法 125

3.5.3分离序列法则 126

3.5.4调优合成法 128

习题 130

第4章 换热器 132

4.1换热器的分类 132

4.1.1按作用原理和实现传热的方式分类 132

4.1.2按使用目的分类 132

4.2间壁式换热器的特性 132

4.3换热器的设计与选型 134

4.3.1换热器的系列化 134

4.3.2管壳式换热器选择中应注意的问题 136

4.3.3管壳式换热器设计中有关参数的确定 137

4.3.4管壳式换热器设计及选用 139

4.3.5换热器的最优设计 144

4.4夹点技术基础 146

4.4.1 T-H图 146

4.4.2组合曲线与T-H图上的夹点 147

4.4.3问题表格算法 148

4.4.4夹点的意义 151

4.4.5换热网络夹点位置的确定 152

4.4.6总组合曲线 153

4.5夹点设计法 153

4.5.1预先确定换热网络的最优ΔTmln 153

4.5.2初始网络的设计 155

4.5.3对初始网络的调优 156

习题 157

第5章 化工工艺流程设计 158

5.1概述 158

5.2工艺流程设计的分类 158

5.3工艺路线选择 159

5.3.1选择原则 159

5.3.2确定步骤 160

5.4工艺流程设计 161

5.4.1工艺流程设计原则与方法 161

5.4.2工艺流程图的绘制 165

5.4.3化工典型设备的自控流程设计 183

5.5计算机辅助流程设计 193

5.5.1概述 193

5.5.2流程模拟系统的结构 195

5.5.3化工流程模拟软件应用举例——丙烯羰基合成丁醛工艺的模拟研究 195

习题 202

第6章 管道设计与布置 203

6.1概述 203

6.1.1化工车间管道设计与布置的任务 203

6.1.2化工车间管道设计与布置的要求 203

6.2管道、管件及常用阀门 206

6.2.1基本概念 206

6.2.2常用管道 207

6.2.3管径计算 209

6.2.4管道连接 210

6.2.5常用阀门 212

6.2.6常用管件 219

6.3管架和管道的安装布置 220

6.3.1管道敷设方式 220

6.3.2化工管道支吊架 221

6.3.3管道在管架上的布置原则 223

6.4单元配管设计 223

6.4.1塔的配管设计 223

6.4.2立式容器的配管设计 224

6.4.3泵的配管设计 225

6.4.4排放管的设计 226

6.4.5取样管的设计 227

6.4.6一次仪表的安装和配管设计 228

6.5管道布置图的绘制 230

6.5.1管道布置图的内容 230

6.5.2一般规定 230

6.5.3图示方法 231

6.5.4管道布置图的标注 234

6.5.5管道布置图的绘制 237

6.6管道轴测图 238

6.6.1管道轴测图的内容 238

6.6.2管道轴测图的绘制 238

6.6.3尺寸及其他标注 241

6.6.4方向标及材料表 244

习题 244

第7章 车间布置设计 245

7.1概述 245

7.1.1化工车间组成 245

7.1.2车间布置设计的依据 246

7.1.3车间布置设计的内容及程序 246

7.2厂房的整体布置设计 247

7.2.1厂房的平面布置 248

7.2.2厂房的立面布置 250

7.3车间设备布置设计 250

7.3.1车间设备布置设计的内容 250

7.3.2车间设备布置设计的要求 251

7.4常用设备布置 256

7.4.1塔和立式容器的布置 256

7.4.2换热器 258

7.4.3容器 258

7.4.4反应器 260

7.4.5泵 261

7.4.6压缩机 262

7.5车间布置图 263

7.5.1车间布置图的内容 263

7.5.2绘制车间布置图的一般规定 265

7.5.3设备布置图的视图 266

7.5.4设备布置图的标注 270

7.5.5设备布置图的绘图步骤 272

7.6管口方位图 273

7.7设备安装图 274

习题 275

第8章 工程设计概算 276

8.1设计概算 276

8.1.1概算的内容和分类 276

8.1.2概算的编制依据 278

8.1.3工程概算的编制 278

8.2投资估算 284

8.2.1工程项目投资估算 284

8.2.2工艺装置投资估算方法 288

8.2.3单元设备价格估算 291

8.3产品成本估算 294

8.3.1产品成本的构成 295

8.3.2成本费用估算 296

8.4经济评价 297

8.4.1静态评价方法 297

8.4.2动态评价方法 299

8.4.3不确定性分析 301

习题 302

第9章 计算机在化工设计中的应用 304

9.1分子模拟 304

9.1.1分子模拟技术的应用 304

9.1.2分子模拟方法 305

9.1.3分子模拟软件的主要功能 306

9.2流程模拟系统简介 307

9.2.1流程模拟技术的发展与分类 307

9.2.2流程模拟软件ChemCAD及其模拟计算 309

9.3三维管道设计中的计算机技术 320

9.3.1三维管道设计软件 320

9.3.2 PDS软件在配管设计中的应用 321

9.4化工CAD技术在化工设计中的应用 324

9.4.1工艺设计软件 324

9.4.2计算机绘图工具AutoCAD 329

9.4.3建立和应用CAD网络系统 334

9.4.4用PIDCAD绘制工艺流程图 335

9.5计算流体力学模拟在化工中的应用 337

9.5.1 CFD的基本原理及可视化软件 337

9.5.2 CFD在化工中的应用 338

习题 340

参考文献 341

附录 343